Oli dan Olin telah menjelaskan kekuatan CMOS, tetapi izinkan saya mengambil langkah mundur.
TL: DR: Logika komplementer memungkinkan ayunan tegangan keluaran rail-to rail, dan transistor MOSFET adalah teknologi yang sangat skalabel (milyaran transistor dapat diperoleh pada permukaan kecil) dengan beberapa sifat yang sangat berguna (dibandingkan dengan BJT).
Mengapa CMOS?
Kebutuhan gerbang pelengkap adalah karena fakta bahwa konsep gerbang paling sederhana didasarkan pada gagasan pull-up dan pull-down; ini berarti ada perangkat (transistor atau rangkaian transistor) yang menarik ouput tinggi (ke '1') dan perangkat lain untuk menariknya (ke '0').
VG S> VT> 0,7 V
Jadi komplementer ('C' dalam CMOS) karena Anda menggunakan dua perangkat yang berperilaku sebaliknya dan karenanya saling melengkapi. Kemudian, logikanya terbalik karena nMOS (yang menarik ke bawah) memerlukan tegangan input tinggi ('1') untuk menghidupkan dan pMOS membutuhkan tegangan rendah ('0').
Tetapi mengapa MOS baik?
Dan beberapa informasi tambahan: seperti yang juga dikatakan Olin, alasan utama penyebaran teknologi MOSFET adalah bahwa itu adalah perangkat planar, yang berarti cocok untuk dibuat pada permukaan semikonduktor.
Ini karena, seperti yang dapat Anda lihat dalam gambar, membangun MOSFET (ini adalah saluran-n, saluran-p dalam substrat yang sama memerlukan wilayah doping tambahan yang disebut n-well) pada dasarnya terdiri dari doping dua wilayah n + dan menggeser gerbang dan kontak (sangat sangat sederhana).
Transistor BJT saat ini juga dibuat dalam teknologi mirip MOS, yang berarti 'tergores' pada permukaan, tetapi pada dasarnya mereka terdiri dalam tiga lapisan semikonduktor yang diolah secara berbeda, sehingga mereka terutama dimaksudkan untuk teknologi diskrit. Bahkan, cara mereka sekarang dibangun adalah menciptakan tiga lapisan ini pada kedalaman yang berbeda dalam silikon, dan (hanya untuk memberikan ide), dalam teknologi baru-baru ini mereka menempati area dalam urutan mikrometer kuadrat atau lebih, sedangkan transistor MOS dapat berupa dibangun dengan teknologi <20 nm (perbarui nilai ini secara berkala), dengan area keseluruhan yang dapat berada dalam urutan kurang dari 100 nm². (gambar di kanan)
Jadi Anda dapat melihat bahwa, ditambahkan ke properti lain, transistor MOSFET jauh lebih cocok (dalam teknologi saat ini) untuk mencapai Integrasi Skala Sangat Besar, atau VLSI.
Bagaimanapun, transistor bipolar masih banyak digunakan dalam elektronik analog, karena sifat linearitasnya yang lebih baik. Juga, BJT lebih cepat daripada MOSFET yang dibangun dengan teknologi yang sama (dimaksudkan sebagai dimensi transistor).
CMOS vs MOS
Perhatikan bahwa CMOS tidak setara dengan MOS: karena C adalah untuk 'Pelengkap', ini adalah konfigurasi khusus (bahkan jika banyak digunakan) untuk gerbang MOS, sementara sirkuit kecepatan tinggi sering menggunakan logika dinamis, yang pada dasarnya bertujuan untuk mengurangi kapasitansi input dari gerbang. Bahkan, mencoba untuk mendorong teknologi ke batas, memiliki dua kapasitansi gerbang (seperti CMOS miliki) pada input adalah penyebab hilangnya kinerja. Anda bisa mengatakan bahwa itu cukup untuk meningkatkan arus yang disampaikan oleh tahap sebelumnya tetapi, untuk membuat contoh, kecepatan pengisian 2x membutuhkan arus pengisian 2x, itu berarti 2x konduktivitas, yang dicapai dengan lebar saluran 2x, dan - kejutan - yang menggandakan input kapasitansi.
Topologi lain, seperti pass-transistor logic, dapat menyederhanakan struktur gerbang tertentu dan terkadang mencapai kecepatan yang lebih tinggi.
Tentang antarmuka
Mengubah topik, ketika berbicara tentang mikrokontroler dan antarmuka, penting untuk diingat bahwa impedansi input yang tinggi dari gerbang CMOS membuat sangat penting untuk memastikan bahwa pin Input / Output tidak pernah dibiarkan mengambang (jika mereka memiliki perlindungan, ini dipastikan secara internal), karena mereka Gerbang dapat terkena kebisingan eksternal dan mengambil nilai yang tidak terduga (dengan kemungkinan kait dan kerusakan). Jadi menyatakan bahwa perangkat memiliki karakteristik CMOS juga harus memberi tahu Anda tentang hal ini.